Зародыши кристаллизации

Таким образом, под влиянием двух противоположных тенденций при изменении температуры складываются оптимальные условия, при которых скорость образования зародышей кристаллизации максимальна (рис. 12.4). [c.438]

Наложение ультразвука в процессе кристаллизации сплава в изложнице способствует росту числа зародышей кристаллизации и измельчению кристаллитов слитка, уменьшает степень дендритной ликвации и в ряде случаев повышает деформируемость металла. В частности, применение ультразвука при обработке сталей У9 и У10 позволяет уменьшить размеры зерна до № 5—7, в результате чего предел прочности их возрастает на 75% при одновременном повышении характеристик пластичности на 30—60%. Большой эффект дает ультразвук на сплавах железа с хромом, кремнием и алюминием, особенно склонными к росту зерна. Обработка ультразвуком устраняет столбчатую структуру слитка, что также сопровождается увеличением предела прочности более чем в 1,5 раза, а относительного сужения и удлинения — в 4—13 раз. При этом понижается критический интервал хрупкости. Однако применение ультразвука в большой металлургии затруднено, так как требует больших мощностей (до 1,5— 2,5 кВт/кг). [c.503]

При охлаждении переохлажденной жидкости в ней могут протекать процессы образования и роста зародышей кристаллизации (рис. 2.14). Эти процессы подробно описаны в главе 3. Здесь стоит только подчеркнуть, что с понижением температуры частота появления зародышей кристаллизации уменьшается, а скорость их роста возрастает. Можно построить так-называемую С-образную [c.48]

Замещения твердые растворы 10, 35 Зародыши кристаллизации 120, 128, 153 Затвердевание перитектических сплавов 131 [c.393]

Кристаллизация. Процесс, при котором из пересыщенной жидкой фазы выпадает избыток твердого вещества. Процесс зависит от Г, р, структуры твердой фазы. Процесс начинается с образования зародышей кристаллизации, которое зависит от скорости снижения температуры, интенсивности перемешивания, уменьшения относительной молярной массы. Поверхностная энергия определяет образование зародышей кристаллизации. [c.350]

Закаливаемость сталей 184 Закалка 142 Закалочная среда 182 Зародыш кристаллизации 70 Зернистость материалов 46, 105, 497 [c.633]

Переход одной фазы в другую обусловлен наличием зародышей в метастабильной фазе. Работа образования зародышей кристаллизации определяется изменением свободной энергии системы при переходе жидкой фазы в твердую. Если рост зародыша связан с уменьшением свободной энергии системы, то кристалл будет увеличиваться за счет жидкости. Наоборот, если рост зародыша соответствует увеличению свободной энергии системы, то он будет плавиться. Свободная энергия системы складывается из объемной свободной энергии переохлажденной жидкости, объемной свободной энергии кристалла и свободной энергии поверхности раздела. Для системы с огромным числом атомов в объеме поверхностные эффекты играют весьма малую роль по сравнению с объемными. В зародыше же количество атомов мало и эффекты, связанные с образованием поверхности раздела, приобретают существенное значение, в связи с чем работа образования зародыша сильно зависит от поверхностного натяжения на границе жидкость—кристалл. Если привести в соприкосновение твердую и жидкую фазы при температуре кристаллизации, то обе фазы будут находиться в динамическом равновесии. [c.56]

Представляет интерес возникновение пяти структурных зон в большом стальном слитке зоны замороженных кристаллов, столбчатой и равноосной и снова столбчатой, а затем опять равноосной в центральной части слитка. Причиной образования двух столбчатых зон может быть немонотонное изменение термического и диффузионного переохлаждения на фронте кристаллизации по мере продвижения фронта к центру. Образование второй столбчатой зоны связано с тем, что примеси, служащие зародышами кристаллизации равноосной зоны, оказываются исчерпанными, а спонтанное зарождение при данной степени переохлаждения не происходит, и дальнейшая кристаллизация может осуществляться только путем роста кристаллов, вследствие чего на гранях равноосных кристаллов начинается рост в направлении отвода тепла и появляется новая столбчатая зона. Ширина этой зоны зависит от количества примесей, на фронте ее кристаллизации, которые становятся зародышами кристаллизации равноосных зерен благодаря нарастающему диффузионному переохлаждению. [c.87]

Рассмотрим возможности каждого из указанных выше способов. Переохлаждение жидкого металла способствует значительному увеличению числа зародышей кристаллизации. Этот способ измельчения микроструктуры эффективно используют в различных технологических операциях получения сплавов. [c.103]

Суть модифицирования заключается в следующем. При переходе расплава из жидкого состояния Б твердое необходимо, чтобы между жидкой и твердой фазами образовалась поверхность раздела, что связано с затратой энергии. Уменьшить величину энергетического барьера, а следовательно, увеличить скорость зарождения центров кристаллизации можно за счет создания готовых поверхностей раздела в расплаве, а также уменьшения поверхностной энергии зародыша. То и другое можно регулировать путем введения в расплав элементов-модификаторов. Критический размер зародыша в процессе гетерогенного зарождения (в присутствии элементов-модификаторов) может быть меньшим, чем при гомогенном (без модификаторов), так как слишком мелкие зародыши кристаллизации при гомогенном зарождении не способны к росту, а в присутствии модификаторов размер критического зародыша практически может определяться размерами модифицирующих частиц. [c.104]

При данных условиях разливки образование зоны равноосных кристаллов будет начинаться при некотором критическом числе зародышей кристаллизации в единице объема которое зави- [c.217]

Зародыши кристаллизации формируют иерархически соподчиненный статистический ансамбль, характеризуемый распределением тепла Q по координате и ультраметрического пространства. В рамках такого представления процесс кристаллизации сводится к эффективной диффузии частицы с координатой д по узлам иерархического дерева, положение которых задает время и. Процесс диффузии описывается уравнением Ланжевена (2.100) с белым шумом (2.101) и эффективным коэффициентом диффузии (температуропроводностью) х соответствующее уравнение Фоккера—Планка имеет вид (2.102). Стационарные распределения тепла и его потока даются выражениями (2.104), (2.105). Условие сохранения потока (2.93) определяет распределение (2.95) теплоты кристаллизации в ультраметрическом пространстве. Будучи слабо зависимым от и, поведение ансамбля зародышей задается синергетическим потенциалом (2.99), который имеет максимум при критическом тепловом эффекте (2.108) (см. рис. 36). Подобно формированию закритического зародыша в ходе фазового перехода первого рода [102], преодоление барьера обеспечивающее закритический тепловой эффект д> д., происходит за время (ср. с (2.106)) [c.219]

Содержание различных примесей в металлах сильно изменяет условия кристаллизации. Поэтому эти положения недостаточны для объяснения особенностей структуры крупных слитков и отливок. Температура переохлаждения и быстрота охлаждения в крупной отливке не могут быть повсюду одинаковыми, число зародышей кристаллизации в разных участках неизбежно получается разным. Кроме того, выделяющаяся при кристаллизации теплота повышает температуру жидкости. [c.105]

Кроме скорости охлаждения процесс графитизации зависит от наличия примесей и неметаллических включений. Обычно чугун после расплавления содержит во взвешенном состоянии мельчайшие частицы различных включений и примесей, в том числе и мельчайшие частицы графита. При медленном охлаждении эти частицы являются зародышами кристаллизации графита. Для ускорения процесса графитизации в чугун иногда вводят специальные эле- [c.133]

Согласно общей теории кристаллизации процесс затвердевания определяется двумя факторами скоростью возникновения центров (зародышей) кристаллизации в единице объема жидкой фазы и скоростью роста зародышей кристаллизации. [c.46]

Ситаллы изготовляют путем кристаллизации стекол специального состава ( ситалл — сокращение от слов силикат и кристалл ). Они занимают промежуточное положение между обычными стеклами и керамикой (см. 20.12). При изготовлении стеклянных изделий процесс частичной кристаллизации (расстекловывание) приводит к появлению неоднородности строения и ухудшению прозрачности стекла. Однако, если в состав такого стекла ввести вещества, образующие зародыши кристаллизации, удается стимулировать процесс кристаллизации стекла по всему его объему и получить материал, обладающий ценными механическими и электроизоляционными свойствами. В отличие от стекол ситаллы непрозрачны, но многие из них частично пропускают свет. [c.199]

Технология изготовления ситалловых изделий состоит из нескольких операций. Сначала обычными способами изготовляют изделия из стекломассы специально подобранного состава. Затем их подвергают двухступенчатой термообработке на первой ступени, при 500—700° С, происходит образование зародышей кристаллизации, а на второй, при 900—1100° С, — развитие кристаллической фазы. Содержание кристаллической фазы в материале после второй ступени термообработки составляет 30 95% и даже более размеры оптимально развитых кристаллов — до 2 мкм. Усадка при кристаллизации доходит до 2%. В качестве стимуляторов кристаллизации применяют [c.199]

В состав стекла вводят нуклеаторы — вещества, образующие центры кристаллизации. Раньше в качестве нуклеаторов применяли коллоидные частицы Си, Ag, Аи, которые становились зародышами кристаллизации в результате облучения изделия проникающей радиацией (фотокерамы). Сейчас дорогой фотохимический процесс исключен в качестве нуклеаторов применяют сульфиды железа, окись титана, фториды и фосфиды щелочных и щелочноземельных металлов. [c.191]

Также методом малоуглового рассеивания рентгеновских лучей (установка КРМ-1, излучение СиК , отфильтрованное никелевым фильтром, напряжение 30 мВ, ток 16 мА, экспозиция 400 с в каждой точке отсчета) определяли минимальный размер устойчивых частиц, выделенных из анализируемых сталей. Их размер связали с устойчивым зародышем кристаллизации на фуллерене (R< ). [c.223]

Эти данные подтверждают модель [22] образования зародыша кристали-зации в виде кластера из механической смеси, состоящего из фулеренового ядра, окруженного атомами железа (врезка на рисунке 3.38, б). Размер зародыша кристаллизации зависит от радиуса фуллерена и при содержании С=0,8% в продукте, являющегося основой для формирования фуллеренов может изме-R, [c.225]

Глава 3 посвящена вопросам формирования конструкционных материалов В ее первой части (раздел 3.1) рассматриваются различные аспекты процесса кристаллизации металлических материалов. Приводятся классические сведения об атомно-кристаллическом строении твердых тел. Оригинальным является изложение фрактальной модели формирования зародыша кристаллизации, при по-мощи которой объясняется энергетическое несоответствие, имеющее место в классической модели. Интересна также ориганальная иерархическая модель роста зародыша и описание эффектов посткрисгаллизации. Посткристаллизация является чрезвычайно важным этапом формирования материала, но даже в специальной литературе, на наш взгляд, этому явлению уделяется недостаточное внимание. [c.8]

Дальнейшее поведение этих, ранее других возникших зародыш зависит от ряда факторов и прежде всего от разности коэффицие тов термического расширения, включений и матрицы. Если эта рг ница велика, то зародыши кристаллизации испытывают фазов наклеп, их объемная энергия окажется большей, чем у зародыше возникающих вдали от включений, и последние могут их пог/ тить в процессе роста. Если же эта разница мала, то зародьш возникающие у включений, окажутся н изнеспособными и будут or режать в своем росте другие зародыши. [c.400]

Рис. i Работа образования зародыша кристаллизации 6функция числа частиц ь нём для феномено. логической (пунктир) и микроскопической (сплошная линия) моделей.

В Процессе затвердевания наиболее толстых сечений перемешивать расплав. Перемешивание заставляет крошиться растущие дендриты, и образовавшиеся фрагменты действуют в качестве зародышей кристаллизации в еще незакристаллизовав-шемся металле (рис. 15.10, б). К сожалению, в процессе такого затвердевания нарушается непрерывность питания и отливка получается более пористой. Некоторого улучшения сплошности можно затем достичь путем горячего изостати-ческого прессования. К существенному повышению среднего уровня свойств такой процесс кристаллизации не приводит, однако разброс свойств в значительной мере снижается, и [c.180]

Коль скоро в условиях направленной кристаллизации расплав располагается над твердой фазой, растворяемые элементы, например А1 и Ti, в процессе кристаллизации отбираются от твердого раствора и обогащают собой жидкую фазу в ее нижней части, т.е. в нижней части грибообразной двухфазной области, которая примыкает к закристаллизовавшемуся сплаву. Плотность расплава, обогащенного А1 и Ti, в среднем ниже, чем у расплава, расположенного над этой обогащенной зоной, нагретого до температур, более близких к температуре ликвидус, и не столь богатого А1 и Ti. Это различие в плотности может привести к возникновению потоков расплава, поднимающихся к вершине грибообразной зоны и при этом "отламывающих" вершинки образованных дендри-тов. Унесенные потоком, эти частицы действуют, как зародыши кристаллизации, благодаря которым образуются цепочки равноосных зерен, или дефекты, известные под названием "полосчатость". Подобные дефекты делают неоправданным применение содержащей их детали, несмотря на то, что она получена методом направленной кристаллизации, ибо их присутствие может. привести к преждевременному разрушению. Любая разновидность присутствия равноосных зерен, включая полосчатость, неприемлема условия кристаллизации необходимо выбирать таким образом, чтобы появление равноосных зерен было исключено. [c.246]

Роет зародышей кристаллизации связан с концентрационным переохлаждением. Оно развивается только в сплавах или в сильно загрязненных металлах. Расплав кристаллизуется в некотором интервале температур, а легирующие элементы или примеси снижают температуру ликвидуса Они накапливаются перед фронтом кристаллизации и снижают температуру ликвидуса еще в большей степени (рие. 3.1). Этот эффект повышается е увеличением скорости кристаллизации. Благоприятные условия в этом отношении создаются при электрошла-ковой сварке (малые температурные градиенты) и при контактной точечной сварке (высокая скорость кристаллизации). Б соответствии с объемным распределением градиентов температур и скоростей кристаллизации в сварном шве непрерывно возрастает концентрационное переохлаждение от границы сплавления к середине шва, В этой зоне возникает наибольшая вероятность образования зародышей кристаллизации, в результате чего при определенных условиях в середине сварного шва веледетвие концентрационного переохлаждения может возникнуть второй фронт кристаллизации, [c.30]

Ino ulation — Модифицирование. Добавление материала к расплавленному металлу, с целью образования зародышей кристаллизации. См. также Ino ulant — Модификатор. [c.984]

После образования жидких зародышей на подложке при температуре несколько ниже точки кристаллизации жидкая пленка может находиться некоторое время в переохлажденном состоянии. Возникновение зародышей кристаллизации в переохлажденной пленке обусловлено временем ожидания появления первого центра. Вероятность его зарождения связана с величиной переохлаждения жидкой пленки и со степенью эпитаксиальности кристаллической подложки с исследуемым веществом. Механизм образования кристаллических зародышей на подложке можно установить по форме кристаллов в пленке. При кристаллизации цинка из газовой фазы в пленках возникают кристаллы гексагональной формы, что свидетельствует об осуществлении механизма пар-жристалл. В пленках серы частицы имеют округлую форму. Это означает, что образование зародышей происходило по механизму пар->-жидкость- кристалл. Методом напыления обнаружены в одном образце зародыши, образованные по обоим механизмам пар->крис- [c.130]

Рассмотрим сплав, вылитый с некоторым перегревом АТ в цилиндрическую изложницу полубесконечной длины, боковые стенки которой являются теплоизолирующими, а один конец поддерживается при постоянной температуре Тс, меньшей температуры затвердевания. Слой жидкого металла, прилегающий к этой холодной поверхности, быстро охлаждается до температуры ликвидуса и начинает переохлаждаться. По мере возрастания степени переохлаждения в этом холодном слое начинают образовываться зародыши кристаллизации, причем зародышеобразование катализируется некоторыми гетерогенными частицами, имеющимися в жидкости. Образовавшиеся зародыши (которые обычно беспорядочно ориентированы, за исключением тех случаев, когда зарождение происходит на стенке изложницы) начинают расти внутрь расплава вследствие теплоотвода через стенку изложницы. Кристаллы обычно приобретают столбчатую форму, так как частота зарождения новых зерен в расплаве перед движущимся фронтом кристаллизации, как правило, недостаточна для того, чтобы помешать росту первоначальных кристаллов. Чем больше число частиц, вызывающих зародышеобразование, ц чем больше их эффективность как зародышеобразователей, тем меньше будет размер столбчатых кристаллов. [c.215]

Основным следствием наличия в расплаве во время затвердевания отливки перемешивания, искусственного или обусловленного естественной конвекцией являются эффекты двоякого рода. Цервый — это истощение приповерхностного слоя примесей, образующегося перед фронтом кристаллизации, и соответствующее обогащение основного объема расплава. Это приводит к макросегрегации примеси, как при нормальной кристаллизации (см. разд. 3.1). Второй и, вероятно, более важный эффект состоит в значительном увеличении числа зародышей кристаллизации N за счет лавинного эффекта , упоминавшегося выше (разд. 1,3). Даже в больших отливках N может увеличиваться очень сильно, а в отливках небольшого размера это увеличение достигает 4—5 порядков. [c.217]

И оказываются зародышами кристаллизации. Га кжм образом, кинетика подавления крйехал лизаци упирается в вопросы структуры Могут лж в жидкости Образовываться большие кластеры, морфология которых каким-то образом препятствовала бы образованию периодических структур [c.162]

Если в состав стекол, склонных к кристаллизации, ввести одно или несколько веществ, способных образовывать зародыши кристаллизации, т. е. минерализирующие катализаторы, кристаллическая решетка которых подобна решетке выделяющихся из стекла кристаллических фаз, то удается осуществить управляемую катализованную гетерогенную кристаллизацию стекла на других веществах (зародышах). Такая кристаллизация развивается равномерно во всем объеме стекла и дает возможность получать закристаллизованные материалы с весьма однородной микрокристаллической структурой и прекрасными свойствами. Этот принцип положен в основу технологического нроцесса получения ситаллов, который отличается большой сложностью протекающих физико-химических явлений. Для успешного осуществления такого нроцесса необходимо прежде всего правильно выбрать химический состав исходных стекол и катализаторы кристаллизации (зародышеобразующие добавки), а также точно установить требуемый режим термической обработки изделий. [c.236]

Расплав стекла соответствующего химического состава с содержащимся в нем катализатором используют для формования необходимых изделий. При охлаждении расплав переходит в стеклообразное состояние, так как зародыши кристаллизации образуются при таких температурах, при которых скорость их роста ничтожно мала. При повторном нагреве отформоваппых из стекла изделий при температуре, близкой к температуре происходит гомогенная нук-леация (возникновение зародыпшй) кристаллов катализатора, которые, зарождаясь гомогенно, растут до определенных размеров и становятся гетерогенными зародышами для других кристаллических фаз, выделяющихся в стекле впоследствии. Самые маленькие устойчивые зародыши кристаллизации, появляющиеся в этот период, могут содержать всего около трех атомов, причем в каждом кубическом миллиметре стекла могут образовываться биллионы таких зародышей. При дальнейшем повышении температуры зарождаются и растут кристаллы других кристаллических фаз в стекле, и если были подобраны соответствующие состав стекла и катализатор, то происходит прогрессивная кристаллизация — изделие полностью и равномерно закристаллизовывается. Содержание кристаллической фазы в таком материале может достигать 95%, причем размеры опти- [c.237]

Возникновение зародышей кристаллизации может происходить как самопроизвольно, так и введением уже готовой твердой поверхности (затравки). Явление самопроизвольного зарождения центров кристаллизации в гомогенной жидкой среде впервые наблюдал Тамман. Более подробно это явление было рассмотрено В. И. Даниловым и его учениками, установившими, что для осуществления самопроизвольной кристаллизации в пересыщенном растворе необходимы два условия местная концентрация молекул вещества с малой кинетической энергией и наличие такого расположения молекул (или ионов), которое ооответствовало бы их положению в кристаллической решетке кристаллизующегося вещества. [c.23]

Примером влияния готовой поверхности на кристаллизацию может служить тот факт, что зародыши кристаллизации (и накипь )обычно образуются на поверхности нагрева или охлаждения теплоагрегата, так как энергия, затрачиваемая на их образование на твердой стенке, будет значительно меньше энергии, необходимой для образования в объеме воды. При этом на образование зародыша и кристаллизацию будут влиять также электрическое взаимодействие и характер поверхности наличие шероховатости, трещины, т. е. факторы, увеличивающие поверхность, в присутствии которых величина работы образования зародыша может быть настолько уменьшена, что выделение твердой фазы в известных условиях может произойти даже из непересыщенного раствора. [c.25]

Коллоидные частицы магнетита в магнитном поле неустойчивы и могут коагулировать. Факторами коагуляции, с одной стороны, являются силы магнитного притяжения, с другой — пондеромоторные, которые, увеличивая скорость соударения частиц, ускоряют их рост. Ю. Л. Новожиловым также установлено, что при градиенте индукции, имеющем место в большинстве аппаратов, и размере частиц не менее 0,1 мкм пондеромоторные силы могут обусловливать ортокинетическую коагуляцию, в результате которой образуются зародыши кристаллизации. Частицы, образовавшиеся тем или другим путем, адсорбируют из раствора ионы или молекулы накипеобразователей и, таким образом, приобретают функции затравок, т. е. обусловливают процесс кристаллизации в массе воды. [c.28]

Поскольку фаза Мо51з в покрытии испытывает при температуре испытаний растягивающие напряжения, газы, оставшиеся в растрескавшемся покрытии или у поверхности раздела МоБ а — 510,, задерживаются. Пониженная активность задержанного кислорода способствует избирательному протеканию реакции образования Мо551д и БЮг, благодаря чему вес образцов возрастает вплоть до разрушения покрытия. У образцов с силицидным покрытием, модифицированным бором, при циклическом нагревании привеса не наблюдалось, поскольку в окисной пленке не происходили структурные изменения и не появлялись внутренние трещины, способные удерживать кислород. Как и при изотермическом окислении, модифицирование бором повысило срок службы покрытий вследствие подавления образования зародышей кристаллизации, увеличения количества кристобалита в окисной пленке и его фазовых превращений при нагреве и охлаждении. [c.323]

Микрокристаллическая структура этого нового вида стекол обеспечивает высокие механические свойства, нагревостойкость и стойкость к тепловым ударам, малые диэлектрические потери (tg б = 10 ), высокую электрическую прочность (до 300 кв/мм) и в некоторых случаях высокое значение диэлектрической проницаемости (е = до 450). Изделия получают методами стекольного производства. Кроме термического метода образования и развития зародышей кристаллизации существует фотохимический способ выращивания кристаллов. Эти ситаллы, полученные фотохимическим способом, называют фотоситаллами. Для электрической изоляции применяют бесщелочные ситаллы примерного состава 43% 510.2 30% А12О3 14% MgO и 13% Т1О2. Прочность на изгиб у этих ситаллов 0 3 = = 5000 кПсм , температура размягчения, = [c.225]

Включения этих фаз микроскопического и субмикооскопи-ческого размеров служат зародышами кристаллизации. Центрами кристаллизации могут служить также различные посторонние включения — продукты металлургических реакций. [c.125]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...